分级加卸载条件下红砂岩蠕变破坏声发射特性研究

发布时间：2016-11-18 20:13

  本文关键词：分级加卸载条件下红砂岩蠕变破坏声发射特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京科技大学》 2015年

分级加卸载条件下红砂岩蠕变破坏声发射特性研究

龚囱  

【摘要】：蠕变性质是岩石的固有属性,它是引起工程岩体破坏最重要的原因之一。目前,对岩石在动载作用下的变形特征与破坏预测方法的研究已取得了一定的成果。然而,对岩石蠕变破坏进行预测、预报方面的研究报道相对较少。因此,研究岩石在蠕变过程中的响应特征,探寻岩石蠕变破坏的预测方法具有重要的意义。 本文以国家自然基金项目“分级循环加卸载条件下岩石蠕变损伤及破坏的声发射特性研究”(No.51064010)项目为依托,对红砂岩进行了分级加卸载条件下的蠕变声发射试验。对比分析了试件轴向与横向蠕变的特征,以及试件在不同加载应力条件下蠕变过程中的声发射特征；在此基础上,建立了可反映红砂岩蠕变变形特征的非定常西原黏弹塑蠕变模型,提出了基于声发射监测的红砂岩蠕变破坏的预测方法；最后,通过引入应力腐蚀模型,在细观上分析了试件在蠕变破坏过程中微裂纹的演化特征。 研究结果表明：(1)当加载应力小于红砂岩长期强度时,试件处于体积变形状态下,试件主要以轴向蠕变为主；当加载应力等于(接近)红砂岩长期强度时,试件处于体积不变状态下,试件横向蠕变逐渐显现；当加载应力大于红砂岩长期强度时,试件处于体积扩容状态下,横向蠕变的应变速率大于轴向蠕变的应变速率。在不同加载应力条件下,试件进入等速蠕变阶段的历时,以及在等速蠕变阶段的应变速率与加载应力分别呈现线性关系与幂函数关系；并且,红砂岩的蠕变变形特征可用非定常西原黏弹塑蠕变模型来表达。(2)红砂岩在蠕变过程中伴随着较为明显的声发射现象。在减速蠕变与等速蠕变阶段,声发射事件率与能率随蠕变时间的增大而减小,并且它们的数值与下降的幅度与试件体积变形有关；但在加速蠕变阶段末期,它们的数值会大幅度的增大。当试件处于体积变形状态下,声发射振幅与声发射b值随蠕变时间的增大分别表现为减小与增大的趋势,而声发射能量分形维数随蠕变时间的增大会最终趋于某一数值；试件在体积不变与体积扩容状态下(试件进入加速蠕变阶段之前),声发射振幅与声发射b值基本不变,但声发射能量分形总体呈现减小的趋势。(3)在等速蠕变与加速蠕变分界点处,以及试件临近蠕变破坏时,声发射振幅均出现明显的跃迁现象。相应的声发射主频由125kHz～156.25kHz增大为218.75kHz～250kHz.而在整个加速蠕变过程中,声发射b值与能量分形维数先后表现为减小、增大,再次减小的特征。该特征可作为红砂岩蠕变破坏的前兆特征,或蠕变破坏的预测方法。(4)岩石在蠕变过程中所表现出的声发射特征,其实质是微裂纹演化的结果。在单轴蠕变破坏过程中,红砂岩主要以拉张破坏为主,剪切裂纹出现在加速蠕变阶段的末期,并且裂纹数明显大于单轴压缩条件下的裂纹数。大破裂强度的声发射源所构成的形态基本与试件宏观破裂面形态一致。因此,在一定程度上,可根据声发射破裂强度的大小对红砂岩潜在破裂面进行预测。当给试件施加一定围压时,试件延性增强,蠕变量增大。试件拉张裂纹数随围压的增大而减少,但剪切裂纹数随围压的增大而增多,并且剪切裂纹的出现贯穿于整个蠕变过程。 以上研究结果可为预测其它类型岩石蠕变破坏提供一定的参考,具有一定的借鉴价值与工程应用价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU45
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 石振明;张力;;锦屏绿片岩分级卸荷流变规律研究[J];地下空间与工程学报;2010年04期

2 纪洪广;侯昭飞;张磊;孔凡标;;载荷岩石材料在加载-卸荷扰动作用下声发射特性[J];北京科技大学学报;2011年01期

3 曾正文，马瑾，刘力强，刘天昌;岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义[J];地震地质;1995年01期

4 曾宪伟;赵卫明;盛菊琴;;小波包分解树结点与信号子空间频带的对应关系及其应用[J];地震学报;2008年01期

5 金丰年,范华林;岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2000年03期

6 苏承东;翟新献;李宝富;李怀庆;;砂岩单三轴压缩过程中声发射特征的试验研究[J];采矿与安全工程学报;2011年02期

7 陈有亮;岩石蠕变断裂特性的试验研究[J];力学学报;2003年04期

8 邹银辉,文光才,胡千庭,许进鹏;岩体声发射传播衰减理论分析与试验研究[J];煤炭学报;2004年06期

9 杨彩红;王永岩;李剑光;高菲;;含水率对岩石蠕变规律影响的试验研究[J];煤炭学报;2007年07期

10 苗胜军;樊少武;蔡美峰;陈长臻;;基于加卸载响应比的载荷岩石动力学特征试验研究[J];煤炭学报;2009年03期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭艳华;郭志昆;;岩土工程反分析的初步探讨[J];四川建筑科学研究;2006年03期

2 裔裕峰;谢慧才;;钢丝网钢筋加固混凝土圆柱抗轴压破坏性能的声发射特性实验研究[J];四川建筑科学研究;2008年02期

3 李月;刘立;李玉梅;张中兴;梁伟;;地基层状岩石纵波波速与密度相关性试验研究[J];四川建筑科学研究;2009年01期

4 程华龙,郝加和;水对不良工程地质影响的分析[J];安徽地质;2002年04期

5 崔可锐;侯方;;安徽芦岭—朱仙庄煤矿的构造特征和构造演化[J];安徽地质;2004年03期

6 陈泽宇;吕文阁;杜健辉;;裂纹顶端塑性区内方向应变能的裂纹扩展准则[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年04期

7 施笋;庞建勇;龙卿吉;;矿山边坡稳定性分析及其工程应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期

8 徐士良;;基于滑动裂纹模型的岩石损伤统计本构模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年02期

9 徐银燕;;隧道工程围岩稳定性影响因素分析与破坏基本判据[J];安徽建筑;2009年05期

10 颜和平;李典友;;水对不良工程地质影响的分析[J];安徽农学通报;2007年13期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈金辉;康毅力;李大奇;游利军;;致密砂岩储层裂缝面结构模型及应力敏感性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年

2 Boris J.P.Kaus;;Thermal localization as a potential mechanism to rift cratons[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(上)[C];2012年

3 章仕灵;邵顺安;陈海兵;李先章;邓涛;;闽南风化凝灰熔岩强度特性的试验研究[A];运营安全与节能环保的隧道及地下空间建设第2届学术研讨会交流报告[C];2011年

4 蔡光顺;段海峰;江昌民;董山;;综采工作面无线传输矿山压力监测系统应用研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年

5 盛建红;廖文景;李伟明;;高山石膏矿井下矿柱安全系数计算及分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年

6 刘鹏博;李路;姚永超;明世祥;;基于矿岩性质模糊聚类分析的巷道分级支护研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年

7 吴吉南;张德琦;;陷落柱内辅运大巷膨胀地压治理技术探讨[A];第七次煤炭科学技术大会文集（上册）[C];2011年

8 王蒙;阳能军;王新刚;;声发射检测技术研究现状与发展趋势[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）上册[C];2011年

9 祝效华;汤历平;吴华;贾彦杰;石昌帅;;高频扭转冲击作用下硬地层破岩机理研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）下册[C];2011年

10 王明;李庶林;;声发射技术在结构安全监测中的研究与应用概述[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年

2 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年

3 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年

4 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年

6 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

7 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年

8 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年

9 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年

10 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年

2 呼庆华;近井筒开采引起覆岩移动变形破坏规律及其治理技术研究[D];河南理工大学;2010年

3 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年

4 尚群;赵庄矿3#煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究[D];河南理工大学;2010年

5 宋家勇;安林煤矿炮放面矿压显现规律及顶煤冒放性预测研究[D];河南理工大学;2010年

6 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年

7 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年

8 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年

9 刘贞刚;煤岩体破裂的微地震响应特征研究[D];山东科技大学;2010年

10 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王红伟,王希良,彭苏萍,周瑞光;软岩巷道围岩流变特性试验研究[J];地下空间;2001年S1期

2 刘保国,孙钧;岩体流变本构模型的辨识及其应用[J];北方交通大学学报;1998年04期

3 来兴平,张立杰,蔡美峰;神经网络在大尺度采空区损伤演化统计与预测中应用[J];北京科技大学学报;2003年04期

4 许江;李树春;唐晓军;陶云奇;杨红伟;;基于声发射的岩石疲劳损伤演化[J];北京科技大学学报;2009年01期

5 林大超,施惠基,白春华,张奇;爆炸地震效应的时频分析[J];爆炸与冲击;2003年01期

6 杨彩红;毛君;李剑光;;改进的蠕变模型及其稳定性[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年01期

7 付小敏;典型岩石单轴压缩变形及声发射特性试验研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2005年01期

8 徐平 ,夏熙伦;三峡枢纽岩体结构面蠕变模型初步研究[J];长江科学院院报;1992年01期

9 丁秀丽,刘建,刘雄贞;三峡船闸区硬性结构面蠕变特性试验研究[J];长江科学院院报;2000年04期

10 邬爱清;周火明;胡建敏;钟作武;朱杰兵;陈汉珍;郝庆泽;;高围压岩石三轴流变试验仪研制[J];长江科学院院报;2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 蔡美峰;来兴平;;声发射在复合材料支护采空区非线性动力失稳监测中的应用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 杨圣奇;岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D];河海大学;2006年

2 范庆忠;岩石蠕变及其扰动效应试验研究[D];山东科技大学;2006年

3 齐明山;大变形软岩流变性态及其在隧道工程结构中的应用研究[D];同济大学;2006年

4 朱杰兵;高应力下岩石卸荷及其流变特性研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2009年

5 肖建清;循环荷载作用下岩石疲劳特性的理论与实验研究[D];中南大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 丁志坤;岩石粘弹性非定常蠕变方程的参数辨识[D];山东科技大学;2003年

2 焦春茂;岩体非定常流变模型的有限元计算及位移反分析[D];山东科技大学;2005年

3 李金兰;岩体非定常粘弹塑性有限元分析及位移反分析[D];山东科技大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘多文,熊承仁;红砂岩路用性质的试验研究[J];中南公路工程;2003年04期

2 邓觐宇;红砂岩的崩解特性研究[J];中南公路工程;2003年04期

3 黄朝有;提高红砂岩爆破效率的方法[J];铁道建筑技术;2003年02期

4 袁从华,倪俊;高速公路中红砂岩滑坡特征及整治[J];岩土力学;2004年05期

5 陈晓斌;张家生;赵同顺;;红砂岩粗粒土弹塑性双屈服面模型试验研究[J];塑性工程学报;2007年02期

6 卿笃干;朱自强;杨铠;;常吉高速沿线红砂岩工程地质特性研究[J];公路工程;2008年06期

7 文素琴;;红砂岩路基施工技术与质量控制[J];公路工程;2008年03期

8 黄杰;;东常高速公路红砂岩路基处理方法研究[J];中国西部科技;2008年28期

9 胡新民;;红砂岩水化特性及其路用改良技术研究[J];公路工程;2010年01期

10 蓝田;;红砂岩特性分析与路基修筑技术探讨[J];四川建筑;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 刘多文;熊承仁;;红砂岩的渐进崩解特性试验研究[A];中国公路学会2002年学术交流论文集[C];2002年

2 王孟华;;红砂岩路堑边坡的水害与防治对策[A];广东省公路学会道路工程专业委员会学术交流论文集[C];2005年

3 冯义卿;邓经国;陈国强;游思权;;红砂岩填筑路基的冲压补强探讨[A];2002年道路工程学会学术交流会论文集[C];2002年

4 邓觐宇;赵明华;;高速公路红砂岩路基修筑技术[A];第一届全国公路科技创新高层论坛论文集公路设计与施工卷[C];2002年

5 孙敦华;;红砂岩对钻孔桩桩壁摩阻力的研究[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集[C];2001年

6 胡昕;洪宝宁;周宇泉;;从微细结构角度分析红砂岩的强度特性[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（上册）[C];2006年

7 谢强;;扫描电镜下红砂岩破裂过程的连续观察[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年

8 邱立诚;黄东;袁伟强;钟雪平;;河源恐龙脚印化石与惠州恐龙蛋化石[A];第九届中国古脊椎动物学学术年会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 本报记者 刘燕;[N];东莞日报;2009年

2 西江日报记者 陈明红;[N];西江日报;2012年

3 黄建新　罗仲尤;[N];光明日报;2002年

4 黄建新;[N];人民日报海外版;2002年

5 张勇 陈景柏;[N];九江日报;2006年

6 杨辉柏　杨光华 鄢明民;[N];湖南日报;2009年

7 罗仲尤　李璀　记者　李伦娥;[N];中国教育报;2003年

8 记者 秦仲阳 通讯员 李远飞;[N];信息时报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 蒋建清;红砂岩粗粒土加筋挡墙力学机理和地震稳定性研究[D];中南大学;2010年

2 周斌;湘西红砂岩顺层边坡稳定可靠度分析和风险评估[D];中南大学;2010年

3 陆华;冲击荷载下红砂岩流固耦合的动力响应及损伤效应研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

4 龚囱;分级加卸载条件下红砂岩蠕变破坏声发射特性研究[D];北京科技大学;2015年

5 宋立伟;西北地区冻结岩石力学特性及爆破损伤评价模型试验研究[D];中国矿业大学（北京）;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曾清林;水对泥质红砂岩的影响研究[D];华南理工大学;2012年

2 余立群;瑞寻高速公路红砂岩的工程特性及边坡稳定性分析[D];东华理工大学;2012年

3 彭华烨;湿热山区高速公路红砂岩路基修筑技术研究[D];南昌大学;2012年

4 吴川;膨胀性红砂岩边坡破坏机理及加固技术研究[D];长沙理工大学;2013年

5 武永;温度/载荷作用下红砂岩损伤机理与声发射特征研究[D];中国矿业大学;2014年

6 伍剑奇;泥质红砂岩筑路材料的工程性质研究[D];华南理工大学;2010年

7 唐彩云;红砂岩路堤的强夯处理与沉降特性研究[D];长沙理工大学;2012年

8 郭志柳;细颗粒红砂岩风化土冲击加固研究[D];江西理工大学;2012年

9 张年胜;红砂岩边坡稳定性分析及治理研究[D];长沙理工大学;2012年

10 杜勇立;土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙试验研究与数值分析[D];湖南大学;2010年

  本文关键词：分级加卸载条件下红砂岩蠕变破坏声发射特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：181326